4.3. Основные параметры механизма газораспределения. Фазы газораспределения

Основным параметром механизма газораспределения является «время-сечение», которым называется интегральная сумма произведений проходных сечений, открываемых клапаном, на время, т.е.

.

Параметр «время-сечение» характеризует работу механизма газораспределения и позволяет судить не только о величине проходного сечения клапана, но и о продолжительности его открытия. Если известны «время-сечение» и объем газов V = V_h·η_v, поступающих в цилиндр при впуске, то средняя скорость поступления газов при впуске

ω_г = V / Ф,

где η_v – коэффициент наполнения; f – величина проходного сечения клапана в рассматриваемый момент времени; t₁, t₂ – моменты открытия и закрытия клапана.

С другой стороны, из условия неразрывности газовой струи имеем

ω_г = С_п · F_п (i · f)^-1_,

где С_п – средняя скорость поршня; i – число одноименных клапанов; F_п – площадь поршня.

Тогда Ф = 30η_v · i · f · n^-1,

где n – число оборотов двигателя.

Площадь проходного сечения клапана f при угле его конической фаски α_ф для текущего подъема h_кл определяется как боковая поверхность усеченного конуса (рис. 4.12)

f = π h₁(d_г+d₁)/2,

где h₁ = h_кл cos α_ф – длина образующей конуса;

d₁ = d_г + 2h₁ · sin α_ф.

Таким образом,

Ф = 15 · η_v · i · f · n^-1 · π · h_кл · (d_г+d₁) cos α_ф.

Фазы газораспределения (процессы впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов) обеспечиваются своевременным открытием и закрытием соответствующих клапанов (рис. 4.13).

Чтобы через впускное отверстие поступило больше свежей горючей смеси, впускной клапан должен быть полностью открыт к тому моменту, когда поршень пойдет вниз. Для этого клапан начинает открываться еще до начала такта впуска, т. е. до подхода поршня к ВМТ на расстоянии, соответствующем 33° поворота коленчатого вала.

Рис.4.12. К определению проходного сечения клапана

Закрывается впускной клапан с запаздыванием, т. е. после прохождения поршнем НМТ на расстояние, соответствующее 79° поворота коленчатого вала. Горючая смесь из-за инерционного напора струи продолжает поступать в цилиндр, когда поршень уже начал движение вверх, что обеспечивает лучшее наполнение цилиндра.

Выпускной клапан начинает открываться еще до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к НМТ на расстояние, соответствующее 47° поворота коленчатого вала. В этот момент газы под давлением начинают интенсивно выходить из цилиндра, при этом их давление и температура быстро снижаются. Это значительно улучшает очистку цилиндра от отработавших газов и предохраняет двигатель от перегрева. Выпуск завершается после прохождения поршнем ВМТ, когда коленчатый вал повернется еще на 17°.

Существует такой момент (в течение поворота коленчатого вала на 50°), когда открыты одновременно оба клапана - впускной и выпускной (см. рис.4.13). Но так как промежуток времени очень мал, перекрытие клапанов не приводит к проникновению отработавших газов во впускной трубопровод. При этом инерция уходящего потока отработавших газов вызывает подсос горючей смеси в цилиндр, и тем самым улучшается его напол­нение.

Рис.4.13. Диаграмма фаз газораспределения: 1 – работа впускных клапанов; 2 – работа выпускных клапанов